JP2015018819A - Active material and lithium ion secondary battery - Google Patents

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秀明 関
Hideaki Seki
秀明 関
友彦 加藤
Tomohiko Kato
友彦 加藤
中野 博文
Hirobumi Nakano
博文 中野
佐野 篤史
Atsushi Sano
篤史 佐野
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a high capacity active material excellent in the charge and discharge characteristics at high potential.SOLUTION: A lithium ion secondary battery having a layer structure, and a composition represented by following formula (1) satisfies a following formula (2), where S is a specific surface area calculated by BET measurement, Dis a primary grain size corresponding to a circle calculated from the specific surface area, and Dis an average primary grain size corresponding to a circle determined from the SEM image. LiNiCoMnMO...(1)(In the formula (1), M is at least one element selected from a group consisting of Si, Ba and V, and 1.9≤(a+b+c+d+y)≤2.1, 1.05≤y≤1.3, 0<a≤0.3, 0≤b≤0.25, 0.3≤c≤0.7, 0<d≤0.1, 1.90≤x≤2.1), 3.57≤D/D≤5.39 ...(2).

Description

本発明は、活物質及びリチウムイオン二次電池に関する。   The present invention relates to an active material and a lithium ion secondary battery.

近年、環境・エネルギー問題の解決へ向けて、種々の電気自動車の普及が期待されている。これら電気自動車の実用化の鍵を握るモータ駆動用電源などの車載電源として、リチウムイオン二次電池の開発が鋭意行われている。しかしながら、車載電源として電池を広く普及するためには、電池を高性能にして、より安くする必要がある。また、電気自動車の一充電走行距離をガソリンエンジン車に近づける必要があり、より高エネルギーの電池が望まれている。   In recent years, various electric vehicles are expected to be widely used for solving environmental and energy problems. As an in-vehicle power source such as a motor driving power source that holds the key to practical application of these electric vehicles, lithium ion secondary batteries have been intensively developed. However, in order for a battery to be widely used as an in-vehicle power source, it is necessary to make the battery high performance and make it cheaper. In addition, it is necessary to make the one-mile travel distance of an electric vehicle closer to a gasoline engine vehicle, and a higher energy battery is desired.

電池のエネルギー密度を高めるためには、正極と負極の単位質量あたりに蓄えられる電気量を大きくする必要がある。この要請に応えられる可能性のある正極材料(正極用活物質)として、いわいる固溶体系正極が検討されている。なかでも、電気化学的に不活性の層状のLiMnOと、電気化学的に活性な層状のLiAO(Aは、Co、Niなどの遷移金属)との固溶体は、200mAh/gを超える大きな電気容量を示しうる高容量正極材料の候補として期待されている(下記特許文献1参照)。 In order to increase the energy density of the battery, it is necessary to increase the amount of electricity stored per unit mass of the positive electrode and the negative electrode. A so-called solid solution positive electrode has been studied as a positive electrode material (positive electrode active material) that may meet this demand. Among them, the solid solution of the electrochemically inactive layered Li 2 MnO 3 and the electrochemically active layered LiAO 2 (A is a transition metal such as Co or Ni) exceeds 200 mAh / g. It is expected as a candidate for a high-capacity positive electrode material that can exhibit a large electric capacity (see Patent Document 1 below).

特開平9−55211号公報JP-A-9-55211 特開2005−005105号公報JP 2005-005105 A 特開2008−258160号公報JP 2008-258160 A

しかしながら、上記特許文献1に記載のLiMnOを用いた固溶体系の正極では、放電容量は大きいものの、高い充放電電位で使用すると、サイクル特性が充放電の繰り返しで容易に劣化してしまうという問題があった。そのため、こうした固溶体系の正極を用いたリチウムイオン電池でも、高容量使用条件でのサイクル特性が悪く、高電位で充放電を行うとすぐに劣化してしまうという問題があった。一方、特許文献2においては正極材料の一次粒子の結合度を規定することにより、良好なサイクル特性が得られるとしているが、上記文献の組成では十分な放電容量が得られないという問題がある。また、特許文献3の正極材料では一次粒子が融着もしくは焼結して二次粒子が形成されている、と記述されているが数値化はされておらず、また、サイクル特性が良好だが、電池容量は比較的小さいという問題がある。 However, the solid solution positive electrode using Li 2 MnO 3 described in Patent Document 1 has a large discharge capacity, but when used at a high charge / discharge potential, the cycle characteristics are easily deteriorated by repeated charge / discharge. There was a problem. For this reason, even a lithium ion battery using such a solid solution type positive electrode has a problem in that the cycle characteristics under high capacity use conditions are poor and the battery deteriorates immediately when charging / discharging at a high potential. On the other hand, Patent Document 2 says that good cycle characteristics can be obtained by defining the degree of bonding of the primary particles of the positive electrode material, but there is a problem that sufficient discharge capacity cannot be obtained with the composition of the above document. Further, in the positive electrode material of Patent Document 3, it is described that primary particles are fused or sintered to form secondary particles, but it is not quantified and has good cycle characteristics. There is a problem that the battery capacity is relatively small.

本発明は、上記従来技術の有する課題に鑑みてなされたものであり、高容量でかつ充放電サイクル特性に優れた活物質、活物質の製造方法及びリチウムイオン二次電池を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above-described problems of the prior art, and aims to provide an active material having a high capacity and excellent charge / discharge cycle characteristics, a method for producing the active material, and a lithium ion secondary battery. And

上記目的を達成するために、本発明に係る活物質は、層状構造を有し、下記式(1)で表される組成を有し、BET測定により算出された比表面積をS、前記比表面積から計算される円相当の一次粒子径をD、SEM像から求められる円相当の平均一次粒子径をDとした場合、下記式(2)を満たすことを特徴とする。
LiNiCoMn ・・・(1)
[上記式(1)中、元素MはAl,Si,Zr,Ti,Fe,Mg,Nb,Ba及びVからなる群から選ばれる少なくとも1種の元素であり、1.9≦(a+b+c+d+y)≦2.1、1.05≦y≦1.3、0<a≦0.3、0≦b≦0.25、0.3≦c≦0.7、0<d≦0.1、1.90≦x≦2.1である。]
3.57≦D/D≦5.39 ・・・(2)
In order to achieve the above object, an active material according to the present invention has a layered structure, has a composition represented by the following formula (1), S is a specific surface area calculated by BET measurement, The following equation (2) is satisfied, where D 1 is the primary particle diameter corresponding to the circle calculated from the above and D 2 is the average primary particle diameter corresponding to the circle determined from the SEM image.
Li y Ni a Co b Mn c M d O x ··· (1)
[In the above formula (1), the element M is at least one element selected from the group consisting of Al, Si, Zr, Ti, Fe, Mg, Nb, Ba and V, and 1.9 ≦ (a + b + c + d + y) ≦ 2.1, 1.05 ≦ y ≦ 1.3, 0 <a ≦ 0.3, 0 ≦ b ≦ 0.25, 0.3 ≦ c ≦ 0.7, 0 <d ≦ 0.1, 90 ≦ x ≦ 2.1. ]
3.57 ≦ D 1 / D 2 ≦ 5.39 (2)

上述したD/Dの関係は本発明における正極活物質のネック成長度を表し、D/Dの値が高い程、粒子同士がネック成長している割合が高いことを意味している。すなわち部分的なネック成長を生じることにより、活物質の表面露出を抑制し、高い放電容量と優れたサイクル特性を備えることができる。 The relationship of D 1 / D 2 described above represents the degree of neck growth of the positive electrode active material in the present invention, and the higher the value of D 1 / D 2 , the higher the proportion of particles growing neck. Yes. That is, by causing partial neck growth, the surface exposure of the active material can be suppressed, and a high discharge capacity and excellent cycle characteristics can be provided.

本発明に係る活物質は、上記元素Mが、FeまたはVであり、dが0<d≦0.1であることが好ましい。   In the active material according to the present invention, the element M is preferably Fe or V, and d is preferably 0 <d ≦ 0.1.

FeまたはVは価数が変化しやすい元素であるため、充電の際にLiが負極側に移動するために活物質から脱離した場合にも、活物質の結晶構造を維持しやすいという利点がある。   Since Fe or V is an element whose valence is easily changed, there is an advantage that it is easy to maintain the crystal structure of the active material even when Li is desorbed from the active material because it moves to the negative electrode side during charging. is there.

本発明に係るリチウムイオン二次電池は、正極集電体と、正極活物質を含む正極活物質層と、を有する正極と、負極集電体と、負極活物質を含む負極活物質層と、を有する負極と、正極活物質層と負極活物質層との間に位置するセパレータと、負極、正極、及びセパレータに接触している電解質と、を備え、正極活物質が上記本発明に係る活物質を含む。   A lithium ion secondary battery according to the present invention includes a positive electrode current collector, a positive electrode active material layer including a positive electrode active material, a negative electrode current collector, and a negative electrode active material layer including a negative electrode active material, And a separator positioned between the positive electrode active material layer and the negative electrode active material layer, a negative electrode, a positive electrode, and an electrolyte in contact with the separator, wherein the positive electrode active material is an active material according to the present invention. Contains substances.

上記本発明の活物質を正極活物質層に含む上記本発明のリチウムイオン二次電池は、高容量であり、かつ高電位での充放電サイクルにおいて劣化し難い。   The lithium ion secondary battery of the present invention containing the active material of the present invention in the positive electrode active material layer has a high capacity and hardly deteriorates in a charge / discharge cycle at a high potential.

本発明によれば、高容量でかつ高電位での充放電サイクル特性に優れた活物質、活物質の製造方法及びリチウムイオン二次電池を提供することができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the active material excellent in the charge / discharge cycle characteristic by a high capacity | capacitance and high potential, the manufacturing method of an active material, and a lithium ion secondary battery can be provided.

本発明の一実施形態に係る前駆体から形成した活物質を含む正極活物質層を備えるリチウムイオン二次電池の模式断面図である。It is a schematic cross section of a lithium ion secondary battery provided with the positive electrode active material layer containing the active material formed from the precursor which concerns on one Embodiment of this invention. 実施例1の活物質を走査型電子顕微鏡(SEM)で撮影した写真である。It is the photograph which image | photographed the active material of Example 1 with the scanning electron microscope (SEM). 比較例1の活物質を走査型電子顕微鏡(SEM)で撮影した写真である。It is the photograph which image | photographed the active material of the comparative example 1 with the scanning electron microscope (SEM).

以下、本発明の一実施形態に係る活物質、活物質の製造方法、リチウムイオン二次電池について説明する。なお、本発明は、下記の実施形態に限定されるものではない。   Hereinafter, an active material, an active material manufacturing method, and a lithium ion secondary battery according to an embodiment of the present invention will be described. In addition, this invention is not limited to the following embodiment.

(活物質)
本実施形態の活物質は、層状構造を有し、下記式(1)で表される組成を有し、BET測定により算出された比表面積をS、前記比表面積から計算される円相当の一次粒子径をD、SEM像から求められる円相当の平均一次粒子径をDとした場合、下記式(2)を満たすリチウム含有複合酸化物である。
LiNiCoMn ・・・(1)
[上記式(1)中、元素MはAl,Si,Zr,Ti,Fe,Mg,Nb,Ba及びVからなる群から選ばれる少なくとも1種の元素であり、1.9≦(a+b+c+d+y)≦2.1、1.05≦y≦1.3、0<a≦0.3、0≦b≦0.25、0.3≦c≦0.7、0≦d≦0.1、1.90≦x≦2.1である。]
3.57≦D/D≦5.39 ・・・(2)
[但しD=6/(S×ρ)で、ρはBET測定により算出された粉体の真密度を表す。
(Active material)
The active material of the present embodiment has a layered structure, has a composition represented by the following formula (1), S is a specific surface area calculated by BET measurement, and a primary equivalent to a circle calculated from the specific surface area. When the particle diameter is D 1 and the average primary particle diameter corresponding to the circle determined from the SEM image is D 2 , the lithium-containing composite oxide satisfies the following formula (2).
Li y Ni a Co b Mn c M d O x ··· (1)
[In the above formula (1), the element M is at least one element selected from the group consisting of Al, Si, Zr, Ti, Fe, Mg, Nb, Ba and V, and 1.9 ≦ (a + b + c + d + y) ≦ 2.1, 1.05 ≦ y ≦ 1.3, 0 <a ≦ 0.3, 0 ≦ b ≦ 0.25, 0.3 ≦ c ≦ 0.7, 0 ≦ d ≦ 0.1, 90 ≦ x ≦ 2.1. ]
3.57 ≦ D 1 / D 2 ≦ 5.39 (2)
[However, D 1 = 6 / (S × ρ), and ρ represents the true density of the powder calculated by BET measurement.

なお、D=6/(S×ρ)は、粒子の体積と表面積の一般式、真密度ρ及びBET測定により得られた粒子の表面積Sから成り立つ下記(3)の関係式を変換することにより導かれる。
S=(4π(D/2))/((4/3π(D/2))×ρ)・・・(3)
Note that D 1 = 6 / (S × ρ) is obtained by converting the following equation (3), which is composed of the general formula of the volume and surface area of the particle, the true density ρ, and the surface area S of the particle obtained by BET measurement. Led by.
S = (4π (D 1/ 2) 2) / ((4 / 3π (D 1/2) 3) × ρ) ··· (3)

上記範囲を満足する粒子は一次粒子同士が部分的に接触しているという構造を持つ。但し、D/Dの値が高すぎると(D/Dの値が6を超えると)、ネック成長しすぎて二つの粒子が焼結し、一つの粒子となってしまうため、放電容量が低下する恐れがある。 Particles satisfying the above range have a structure in which primary particles are partially in contact with each other. However, if the value of D 1 / D 2 is too high (the value of D 1 / D 2 exceeds 6), the neck grows too much and the two particles sinter and become one particle. The discharge capacity may be reduced.

層状構造とは、一般的にLiAO(Aは、Co、Ni、Mnなどの遷移金属)と表され、リチウム層、遷移金属層、酸素層が一軸方向に積層した構造である。代表的なものとしてLiCoO、LiNiOのようなα−NaFeO型に属するものがあり、これらは菱面体晶系であり、その対称性から空間群R(−3)mに帰属される。またLiMnOは斜方晶系であり、その対称性から空間群Pm2mに帰属される。LiMnOは、Li[Li1/3Mn2/3]Oとも表記でき、単斜晶系の空間群C2/mであるが、Li層と[Li1/3Mn2/3]層および酸素層が積層した層状化合物である。本実施形態の活物質は、LiAOで表されるリチウム遷移金属複合酸化物の固溶体であって、遷移金属サイトを占める金属元素としてLiをも許容する系である。 The layered structure is generally expressed as LiAO 2 (A is a transition metal such as Co, Ni, and Mn), and is a structure in which a lithium layer, a transition metal layer, and an oxygen layer are stacked in a uniaxial direction. Typical examples include those belonging to the α-NaFeO 2 type such as LiCoO 2 and LiNiO 2 , which are rhombohedral, and are attributed to the space group R (−3) m due to their symmetry. LiMnO 2 is orthorhombic and is attributed to the space group Pm2m due to its symmetry. Li 2 MnO 3 can also be expressed as Li [Li 1/3 Mn 2/3 ] O 2 and is a monoclinic space group C2 / m, but the Li layer and [Li 1/3 Mn 2/3 ] A layered compound in which a layer and an oxygen layer are laminated. The active material of this embodiment is a solid solution of a lithium transition metal composite oxide represented by LiAO 2 and is a system that also allows Li as a metal element occupying a transition metal site.

(BET比表面積S)
BET比表面積Sの算出方法は以下の通りである。まず、活物質粉末を試料セルに充填し、予め300℃で30分真空乾燥させる。次いで試料セルを測定部に装着し、N2ガスによる着脱時の信号をカウント後、BET3点法により比表面積を算出する。
(BET specific surface area S)
The calculation method of the BET specific surface area S is as follows. First, the active material powder is filled in a sample cell and previously vacuum dried at 300 ° C. for 30 minutes. Next, the sample cell is mounted on the measurement unit, and after counting the signals at the time of attachment / detachment with N2 gas, the specific surface area is calculated by the BET three-point method.

(平均一次粒子径D
活物質の一次粒子径の算出方法は以下の通りである。まず、活物質粒子を走査型電子顕微鏡にて観察し、500個以上の一次粒子を撮像する。得られた画像の粒子一つ一つの面積を算出した後、円相当径に換算して粒子径とし、それらの平均値をDとする。
(Average primary particle diameter D 2 )
The calculation method of the primary particle diameter of the active material is as follows. First, the active material particles are observed with a scanning electron microscope, and 500 or more primary particles are imaged. After calculating the area of the particle every single resultant image, the particle diameter in terms of circle-equivalent diameter, and the average value and D 2.

(粉体密度ρ)
粉体密度はBET比表面積を測定する際に比表面積Sだけでなく、密度も同時に測定され、そのデータを粉体密度ρとする。
(Powder density ρ)
When the BET specific surface area is measured, not only the specific surface area S but also the density is measured at the same time, and the data is defined as the powder density ρ.

(活物質の製造方法)
活物質の製造では、まず活物質の前駆体を調製する。前駆体は、下記式(1)に対応する組成を有する。
LiNiCoMn ・・・(1)
上記式(1)中、元素MはAl,Si,Zr,Ti,Fe,Mg,Nb,Ba及びVからなる群から選ばれる少なくとも1種の元素であり、1.9≦(a+b+c+d+y)≦2.1、1.05≦y≦1.3、0<a≦0.3、0<b≦0.25、0.3≦c≦0.7、0≦d≦0.1、1.90≦x≦2.1である。
(Method for producing active material)
In the production of an active material, an active material precursor is first prepared. The precursor has a composition corresponding to the following formula (1).
Li y Ni a Co b Mn c M d O x ··· (1)
In the above formula (1), the element M is at least one element selected from the group consisting of Al, Si, Zr, Ti, Fe, Mg, Nb, Ba and V, and 1.9 ≦ (a + b + c + d + y) ≦ 2 .1, 1.05 ≦ y ≦ 1.3, 0 <a ≦ 0.3, 0 <b ≦ 0.25, 0.3 ≦ c ≦ 0.7, 0 ≦ d ≦ 0.1, 1.90 ≦ x ≦ 2.1.

本実施形態の前駆体は、例えば、Li,Ni,Co,Mn,M及びOを含み、上記式(1)の組成と同様に、Li,Ni,Co,Mn,M及びOのモル比がy:a:b:c:d:xである物質である。前駆体の具体例としては、Li,Ni,Co,Mn,Mそれぞれの化合物(例えば塩)及びOを含む化合物を上記のモル比を満たすように配合し、混合および必要に応じて加熱をして得られる混合物である。また、前駆体が含む化合物の一つが、Li,Ni,Co,Mn,M及びOからなる群より選ばれる複数の元素から構成されていてもよい。なお、前駆体の焼成条件(たとえば雰囲気、温度等)により前駆体におけるOのモル比が変化するため、前駆体におけるOのモル比は上記xの数値範囲外であってもよい。   The precursor of this embodiment includes, for example, Li, Ni, Co, Mn, M, and O, and the molar ratio of Li, Ni, Co, Mn, M, and O is similar to the composition of the above formula (1). It is a substance that is y: a: b: c: d: x. As a specific example of the precursor, a compound containing each of Li, Ni, Co, Mn, and M (for example, a salt) and a compound containing O are mixed so as to satisfy the above molar ratio, and mixed and heated as necessary. The resulting mixture. One of the compounds contained in the precursor may be composed of a plurality of elements selected from the group consisting of Li, Ni, Co, Mn, M, and O. In addition, since the molar ratio of O in the precursor varies depending on the firing conditions of the precursor (for example, atmosphere, temperature, etc.), the molar ratio of O in the precursor may be outside the numerical value range of x.

前駆体は、たとえば下記の化合物を上記式(1)に示すモル比を満たすように配合することにより得られる。具体的には、粉砕・混合、熱的な分解混合、沈殿反応、または加水分解等の方法により、下記化合物から前駆体を製造することができる。特に、マンガン化合物、ニッケル化合物及びコバルト化合物とリチウム化合物とを水などの溶媒に溶解した液状の原料を混合・撹拌、熱処理する方法が好ましい。これを乾燥することにより、前駆体として、均一な組成を有し、低温で結晶化し易い複合酸化物(前駆体)を作製し易くなる。   The precursor is obtained, for example, by blending the following compounds so as to satisfy the molar ratio shown in the above formula (1). Specifically, the precursor can be produced from the following compound by a method such as pulverization / mixing, thermal decomposition mixing, precipitation reaction, or hydrolysis. In particular, a method of mixing, stirring, and heat-treating a liquid raw material in which a manganese compound, a nickel compound, a cobalt compound, and a lithium compound are dissolved in a solvent such as water is preferable. By drying this, it becomes easy to produce a complex oxide (precursor) having a uniform composition and being easily crystallized at a low temperature.

リチウム化合物:酢酸リチウム二水和物、水酸化リチウム一水和物、炭酸リチウム、硝酸リチウム、塩化リチウム等。
ニッケル化合物:酢酸ニッケル四水和物、硫酸ニッケル六水和物、硝酸ニッケル六水和物、塩化ニッケル六水和物等。
コバルト化合物:酢酸コバルト四水和物、硫酸コバルト七水和物、硝酸コバルト六水和物、塩化コバルト六水和物等。
マンガン化合物:酢酸マンガン四水和物、硫酸マンガン五水和物、硝酸マンガン六水和物、塩化マンガン四水和物、酢酸マンガン四水和物等。
M化合物:Al源、Si源、Zr源、Ti源、Fe源、Mg源、Nb源、Ba源、V源(酸化物、フッ化物等)。例えば、硝酸アルミニウム九水和物、フッ化アルミニウム、硫酸鉄七水和物、二酸化ケイ素、硝酸酸化ジルコニウム二水和物、硫酸チタン水和物、硝酸マグネシウム六水和物、酸化ニオブ、炭酸バリウム、酸化バナジウム等。
Lithium compounds: lithium acetate dihydrate, lithium hydroxide monohydrate, lithium carbonate, lithium nitrate, lithium chloride and the like.
Nickel compounds: nickel acetate tetrahydrate, nickel sulfate hexahydrate, nickel nitrate hexahydrate, nickel chloride hexahydrate, and the like.
Cobalt compounds: cobalt acetate tetrahydrate, cobalt sulfate heptahydrate, cobalt nitrate hexahydrate, cobalt chloride hexahydrate, and the like.
Manganese compound: Manganese acetate tetrahydrate, manganese sulfate pentahydrate, manganese nitrate hexahydrate, manganese chloride tetrahydrate, manganese acetate tetrahydrate and the like.
M compound: Al source, Si source, Zr source, Ti source, Fe source, Mg source, Nb source, Ba source, V source (oxide, fluoride, etc.). For example, aluminum nitrate nonahydrate, aluminum fluoride, iron sulfate heptahydrate, silicon dioxide, zirconium nitrate dihydrate, titanium sulfate hydrate, magnesium nitrate hexahydrate, niobium oxide, barium carbonate, Vanadium oxide and the like.

上記化合物を溶解した溶媒に錯化剤を加えて調製した原料混合物を、さらに混合・撹拌、熱処理してもよい。また、必要に応じて、pHを調整するために、酸を原料混合物に加えても良い。錯化剤の種類は問わないが、入手のしやすさやコストを考えると、クエン酸、リンゴ酸、酒石酸、乳酸などが好ましい。   A raw material mixture prepared by adding a complexing agent to a solvent in which the above compound is dissolved may be further mixed, stirred, and heat-treated. In addition, if necessary, an acid may be added to the raw material mixture in order to adjust the pH. The type of complexing agent is not limited, but citric acid, malic acid, tartaric acid, lactic acid and the like are preferable in view of availability and cost.

前駆体の比表面積は0.5〜6.0m/gであることが好ましい。これにより、前駆体の結晶化(焼結)が進行し易くなり、充放電サイクル特性が向上し易くなる。前駆体の比表面積が0.5m/gより小さい場合、焼成後の前駆体の粒径(リチウム化合物の粒径)が大きくなり、最終的に得られる活物質の組成分布が不均一になる傾向がある。また前駆体の比表面積が6.0m/gより大きい場合、前駆体の吸水量が多くなり、焼成工程が困難になる。前駆体の吸水量が多い場合、ドライ環境整備が必要となり、活物質製造のコストが増加する。なお、比表面積は、公知のBET式粉体比表面積測定装置によって測定できる。前駆体の比表面積が上記の範囲外である場合、前駆体が結晶化する温度が高くなる傾向がある。なお、前駆体の比表面積は、粉砕方法、粉砕用メディア、粉砕時間等により調整できる。 The specific surface area of the precursor is preferably 0.5 to 6.0 m 2 / g. Thereby, crystallization (sintering) of the precursor easily proceeds, and charge / discharge cycle characteristics are easily improved. When the specific surface area of the precursor is smaller than 0.5 m 2 / g, the particle size of the precursor after firing (particle size of the lithium compound) becomes large, and the composition distribution of the finally obtained active material becomes non-uniform. Tend. Moreover, when the specific surface area of a precursor is larger than 6.0 m < 2 > / g, the water absorption amount of a precursor increases and a baking process becomes difficult. When the water absorption amount of the precursor is large, it is necessary to prepare a dry environment, which increases the cost of manufacturing the active material. The specific surface area can be measured with a known BET type powder specific surface area measuring device. When the specific surface area of the precursor is outside the above range, the temperature at which the precursor crystallizes tends to increase. The specific surface area of the precursor can be adjusted by the grinding method, the grinding media, the grinding time, and the like.

次に、製造した前駆体を焼成する。前駆体の焼成によって、層状構造を有し、下記記式(1)で表されるリチウム化合物の固溶体(活物質)を得ることができる。
LiNiCoMn (1)
上記式(1)中、元素MはAl,Si,Zr,Ti,Fe,Mg,Nb,Ba及びVからなる群から選ばれる少なくとも1種の元素であり、1.9≦(a+b+c+d+y)≦2.1、1.05≦y≦1.3、0<a≦0.3、0<b≦0.25、0.3≦c≦0.7、0≦d≦0.1、1.90≦x≦2.1である。
Next, the manufactured precursor is fired. By firing the precursor, a solid solution (active material) of a lithium compound having a layered structure and represented by the following formula (1) can be obtained.
Li y Ni a Co b Mn c M d O x (1)
In the above formula (1), the element M is at least one element selected from the group consisting of Al, Si, Zr, Ti, Fe, Mg, Nb, Ba and V, and 1.9 ≦ (a + b + c + d + y) ≦ 2 .1, 1.05 ≦ y ≦ 1.3, 0 <a ≦ 0.3, 0 <b ≦ 0.25, 0.3 ≦ c ≦ 0.7, 0 ≦ d ≦ 0.1, 1.90 ≦ x ≦ 2.1.

前駆体の焼成温度は、好ましくは800〜1100℃、より好ましくは850〜1050℃である。前駆体の焼成温度が500℃未満であると、前駆体の焼結反応が十分進行せず、得られるリチウム化合物の結晶性が低くなるから、好ましくない。前駆体の焼成温度が1100℃を超えると、リチウムの蒸発量が大きくなる。その結果、リチウムが欠損した組成のリチウム化合物が生成し易くなる傾向があり、好ましくない。また、1100℃を超えると一次粒子同士が焼結し、比表面積が著しく低下するため好ましくはない。なお、リチウムの添加量を多くすると焼成時にネック成長しやすい傾向がある。   The firing temperature of the precursor is preferably 800 to 1100 ° C, more preferably 850 to 1050 ° C. If the firing temperature of the precursor is less than 500 ° C., the sintering reaction of the precursor does not proceed sufficiently, and the crystallinity of the resulting lithium compound becomes low, which is not preferable. When the firing temperature of the precursor exceeds 1100 ° C., the amount of lithium evaporation increases. As a result, there is a tendency that a lithium compound having a composition lacking lithium tends to be generated, which is not preferable. On the other hand, when the temperature exceeds 1100 ° C., the primary particles are sintered with each other, and the specific surface area is remarkably reduced. If the amount of lithium added is increased, neck growth tends to occur during firing.

前駆体の焼成雰囲気としては、酸素を含む雰囲気が好ましい。具体的な雰囲気としては、不活性ガスと酸素との混合気体、空気等の酸素を含む雰囲気を挙げることができる。前駆体の焼成時間は、3時間以上であることが好ましく、5時間以上であることがさらに好ましい。   The firing atmosphere of the precursor is preferably an atmosphere containing oxygen. Specific examples of the atmosphere include a mixed gas of an inert gas and oxygen, and an atmosphere containing oxygen such as air. The firing time of the precursor is preferably 3 hours or longer, and more preferably 5 hours or longer.

所望の粒子径及び形状を有する活物質の粉体を得るためには、粉砕機や分級機が用いられる。例えば乳鉢、ボールミル、ビーズミル、サンドミル、振動ボールミル、遊星ボールミル、ジェットミル、カウンタージェトミル、旋回気流型ジェットミルや篩等が用いられる。粉砕時には、水又はヘキサン等の有機溶剤を共存させた湿式粉砕を用いることもできる。分級方法としては、特に限定はなく、ふるいや風力分級機などが、乾式、湿式ともに必要に応じて用いられる。   In order to obtain an active material powder having a desired particle size and shape, a pulverizer or a classifier is used. For example, a mortar, a ball mill, a bead mill, a sand mill, a vibrating ball mill, a planetary ball mill, a jet mill, a counter jet mill, a swirling air flow type jet mill, a sieve, or the like is used. At the time of pulverization, wet pulverization in which an organic solvent such as water or hexane coexists can be used. The classification method is not particularly limited, and a sieve, an air classifier, or the like is used as needed for both dry and wet methods.

(リチウムイオン二次電池)
図1に示すように、本実施形態に係るリチウムイオン二次電池100は、互いに対向する板状の負極20及び板状の正極10と、負極20と正極10との間に隣接して配置される板状のセパレータ18と、を備える発電要素30と、リチウムイオンを含む非水電解質と、これらを密閉した状態で収容するケース50と、負極20に一方の端部が電気的に接続されると共に他方の端部がケースの外部に突出される負極リード62と、正極10に一方の端部が電気的に接続されると共に他方の端部がケースの外部に突出される正極リード60とを備える。
(Lithium ion secondary battery)
As shown in FIG. 1, a lithium ion secondary battery 100 according to the present embodiment is disposed adjacent to each other between a plate-like negative electrode 20 and a plate-like positive electrode 10 facing each other, and the negative electrode 20 and the positive electrode 10. One end is electrically connected to the negative electrode 20, a power generation element 30 including a plate-like separator 18, a nonaqueous electrolyte containing lithium ions, a case 50 containing these in a sealed state, and the negative electrode 20. A negative electrode lead 62 whose other end protrudes outside the case and a positive electrode lead 60 whose one end is electrically connected to the positive electrode 10 and whose other end protrudes outside the case. Prepare.

負極20は、負極集電体22と、負極集電体22上に形成された負極活物質層24と、を有する。また、正極10は、正極集電体12と、正極集電体12上に形成された正極活物質層14と、を有する。セパレータ18は、負極活物質層24と正極活物質層14との間に位置している。   The negative electrode 20 includes a negative electrode current collector 22 and a negative electrode active material layer 24 formed on the negative electrode current collector 22. The positive electrode 10 includes a positive electrode current collector 12 and a positive electrode active material layer 14 formed on the positive electrode current collector 12. The separator 18 is located between the negative electrode active material layer 24 and the positive electrode active material layer 14.

正極活物質層14が含有する正極活物質は、層状構造を有し、下記式(1)で表される組成を有し、BET測定により算出された比表面積をS、前記比表面積から計算される円相当の一次粒子径をD、SEM像から求められる円相当の平均一次粒子径をD2とした場合、下記式(2)を満たすことを特徴とする活物質。
LiNiCoMn ・・・(1)
[上記式(1)中、元素MはAl,Si,Zr,Ti,Fe,Mg,Nb,Ba及びVからなる群から選ばれる少なくとも1種の元素であり、1.9≦(a+b+c+d+y)≦2.1、1.05≦y≦1.3、0<a≦0.3、0≦b≦0.25、0.3≦c≦0.7、0≦d≦0.1、1.90≦x≦2.1である。]
3.57≦D/D≦5.39 ・・・(2)
[但しD=6/(S×ρ)で、ρはBET測定により算出された粉体の真密度を表す。]
The positive electrode active material contained in the positive electrode active material layer 14 has a layered structure, has a composition represented by the following formula (1), S is a specific surface area calculated by BET measurement, and is calculated from the specific surface area. that if the primary particle diameter of equivalent circle was D 1, the average primary particle diameter of the equivalent circle obtained from the SEM image D2, active material and satisfies the following formula (2).
Li y Ni a Co b Mn c M d O x ··· (1)
[In the above formula (1), the element M is at least one element selected from the group consisting of Al, Si, Zr, Ti, Fe, Mg, Nb, Ba and V, and 1.9 ≦ (a + b + c + d + y) ≦ 2.1, 1.05 ≦ y ≦ 1.3, 0 <a ≦ 0.3, 0 ≦ b ≦ 0.25, 0.3 ≦ c ≦ 0.7, 0 ≦ d ≦ 0.1, 90 ≦ x ≦ 2.1. ]
3.57 ≦ D 1 / D 2 ≦ 5.39 (2)
[However, D 1 = 6 / (S × ρ), and ρ represents the true density of the powder calculated by BET measurement. ]

リチウムイオン二次電池の負極に用いる負極活物質としては、リチウムイオンを析出又は吸蔵することのできる形態のものであればどれを選択してもよい。例えば、Li[Li1/3Ti5/3]Oに代表されるスピネル型結晶構造を有するチタン酸リチウム等のチタン系材料、SiやSb,Sn系などの合金系材料リチウム金属、リチウム合金(リチウム−シリコン、リチウム−アルミニウム,リチウム−鉛,リチウム−スズ,リチウム−アルミニウム−スズ,リチウム−ガリウム,及びウッド合金等のリチウム金属含有合金)、リチウム複合酸化物(リチウム−チタン)、酸化珪素の他、リチウムを吸蔵・放出可能な合金、炭素材料(例えばグラファイト、ハードカーボン、低温焼成炭素、非晶質カーボン等)等が挙げられる。 As the negative electrode active material used for the negative electrode of the lithium ion secondary battery, any material can be selected as long as it can deposit or occlude lithium ions. For example, titanium-based materials such as lithium titanate having a spinel crystal structure represented by Li [Li 1/3 Ti 5/3 ] O 4 , alloy-based materials such as Si, Sb, and Sn-based lithium metal, lithium alloys (Lithium metal-containing alloys such as lithium-silicon, lithium-aluminum, lithium-lead, lithium-tin, lithium-aluminum-tin, lithium-gallium, and wood alloys), lithium composite oxide (lithium-titanium), silicon oxide In addition, an alloy capable of inserting and extracting lithium, a carbon material (for example, graphite, hard carbon, low-temperature fired carbon, amorphous carbon, etc.) can be used.

正極活物質層14及び負極活物質層24には、前記主要構成成分の他に、導電剤、結着剤等が、他の構成成分として含有されてもよい。   The positive electrode active material layer 14 and the negative electrode active material layer 24 may contain a conductive agent, a binder, and the like as other components in addition to the main components.

導電剤としては、電池性能に悪影響を及ぼさない電子伝導性材料であれば限定されないが、通常、天然黒鉛(鱗状黒鉛,鱗片状黒鉛,土状黒鉛等)、人造黒鉛、カーボンブラック、アセチレンブラック、ケッチェンブラック、カーボンウイスカー、炭素繊維、金属(銅,ニッケル,アルミニウム,銀,金等)粉、金属繊維、導電性セラミックス材料等の導電性材料が挙げられる。これらの導電剤を単独で用いてもよく、これらの混合物を用いてもよい。導電剤の添加量は、正極活物質層または負極活物質層の総重量に対して0.1重量%〜50重量%が好ましく、0.5重量%〜30重量%がより好ましい。   The conductive agent is not limited as long as it is an electron conductive material that does not adversely affect the battery performance. Usually, natural graphite (such as scaly graphite, scaly graphite, earthy graphite), artificial graphite, carbon black, acetylene black, Examples thereof include conductive materials such as ketjen black, carbon whisker, carbon fiber, metal (copper, nickel, aluminum, silver, gold, etc.) powder, metal fiber, and conductive ceramic material. These conductive agents may be used alone, or a mixture thereof may be used. The addition amount of the conductive agent is preferably 0.1% by weight to 50% by weight and more preferably 0.5% by weight to 30% by weight with respect to the total weight of the positive electrode active material layer or the negative electrode active material layer.

結着剤としては、通常、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE),ポリフッ化ビニリデン(PVDF),ポリエチレン,ポリプロピレン等の熱可塑性樹脂、エチレン−プロピレン−ジエンターポリマー(EPDM),スルホン化EPDM,スチレンブタジエンゴム(SBR)、フッ素ゴム等のゴム弾性を有するポリマーを1種または2種以上の混合物として用いることができる。結着剤の添加量は、正極活物質層または負極活物質層の総重量に対して1〜50重量%が好ましく、2〜30重量%がより好ましい。   The binder is usually a thermoplastic resin such as polytetrafluoroethylene (PTFE), polyvinylidene fluoride (PVDF), polyethylene, polypropylene, ethylene-propylene-diene terpolymer (EPDM), sulfonated EPDM, styrene butadiene rubber. A polymer having rubber elasticity such as (SBR) or fluororubber can be used as one kind or a mixture of two or more kinds. The amount of the binder added is preferably 1 to 50% by weight and more preferably 2 to 30% by weight with respect to the total weight of the positive electrode active material layer or the negative electrode active material layer.

正極活物質層または負極活物質層は、主要構成成分およびその他の材料を混練して合剤とし、N−メチル−2−ピロリドン,トルエン等の有機溶媒に混合させた後、得られた混合液を集電体の上に塗布し、または圧着して50℃〜250℃程度の温度で、2時間程度加熱処理することにより好適に作製される。塗布方法については、例えば、アプリケーターロールなどのローラーコーティング、スクリーンコーティング、ドクターブレード方式、スピンコーティング、バーコータ等の手段を用いて任意の厚さ及び任意の形状に塗布することが好ましいが、これらに限定されるものではない。   The positive electrode active material layer or the negative electrode active material layer is a mixture obtained by kneading main constituent components and other materials into a mixture and mixing them in an organic solvent such as N-methyl-2-pyrrolidone and toluene. Is applied onto a current collector, or pressure-bonded and heat-treated at a temperature of about 50 ° C. to 250 ° C. for about 2 hours. As for the application method, for example, it is preferable to apply to any thickness and any shape using means such as roller coating such as applicator roll, screen coating, doctor blade method, spin coating, bar coater, etc. Is not to be done.

電極の集電体としては、鉄、銅、ステンレス、ニッケルおよびアルミを用いることができる。また、その形状として、シート、発泡体、メッシュ、多孔体およびエキスパンド格子などを用いることができる。さらに、集電体には任意の形状で穴を開けて用いることができる。   As the current collector of the electrode, iron, copper, stainless steel, nickel and aluminum can be used. Moreover, a sheet | seat, a foam, a mesh, a porous body, an expanded lattice, etc. can be used as the shape. Further, the current collector can be used with a hole formed in an arbitrary shape.

非水電解質は、一般にリチウム電池等への使用が提案されているものが使用可能である。非水電解質に用いる非水溶媒としては、プロピレンカーボネート、エチレンカーボネート、ブチレンカーボネート、クロロエチレンカーボネート、ビニレンカーボネート等の環状炭酸エステル類;γ−ブチロラクトン、γ−バレロラクトン等の環状エステル類;ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、エチルメチルカーボネート等の鎖状カーボネート類;ギ酸メチル、酢酸メチル、酪酸メチル等の鎖状エステル類;テトラヒドロフランまたはその誘導体;1,3−ジオキサン、1,4−ジオキサン、1,2−ジメトキシエタン、1,4−ジブトキシエタン、メチルジグライム等のエーテル類;アセトニトリル、ベンゾニトリル等のニトリル類;ジオキソランまたはその誘導体;エチレンスルフィド、スルホラン、スルトンまたはその誘導体等の単独またはそれら2種以上の混合物等を挙げることができるが、これらに限定されるものではない。   As the nonaqueous electrolyte, those generally proposed for use in lithium batteries and the like can be used. Nonaqueous solvents used for the nonaqueous electrolyte include cyclic carbonates such as propylene carbonate, ethylene carbonate, butylene carbonate, chloroethylene carbonate and vinylene carbonate; cyclic esters such as γ-butyrolactone and γ-valerolactone; dimethyl carbonate, Chain carbonates such as diethyl carbonate and ethyl methyl carbonate; chain esters such as methyl formate, methyl acetate and methyl butyrate; tetrahydrofuran or derivatives thereof; 1,3-dioxane, 1,4-dioxane, 1,2-dimethoxy Ethers such as ethane, 1,4-dibutoxyethane and methyldiglyme; Nitriles such as acetonitrile and benzonitrile; Dioxolane or derivatives thereof; Ethylene sulfide, sulfolane, sultone or derivatives thereof Examples thereof include a conductor alone or a mixture of two or more thereof, but are not limited thereto.

非水電解質に用いる電解質塩としては、例えば、LiClO,LiBF,LiAsF,LiPF,LiSCN,LiBr,LiI,LiSO,Li10Cl10,NaClO,NaI,NaSCN,NaBr,KClO,KSCN等のリチウム(Li)、ナトリウム(Na)またはカリウム(K)の1種を含む無機イオン塩、LiCFSO,LiN(CFSO,LiN(CSO,LiN(CFSO)(CSO),LiC(CFSO,LiC(CSO,(CHNBF,(CHNBr,(CNClO,(CNI,(CNBr,(n−CNClO,(n−CNI,(CN−maleate,(CN−benzoate,(CN−phtalate、ステアリルスルホン酸リチウム、オクチルスルホン酸リチウム、ドデシルベンゼンスルホン酸リチウム等の有機イオン塩等が挙げられる。これらのイオン性化合物を単独、あるいは2種類以上混合して用いることが可能である。特に、本実施形態の活物質は、LiBF,LiAsF,LiPFのようなFを含む電解質塩と化学反応し難く、耐久性が高い。 Examples of the electrolyte salt used for the non-aqueous electrolyte include LiClO 4 , LiBF 4 , LiAsF 6 , LiPF 6 , LiSCN, LiBr, LiI, Li 2 SO 4 , Li 2 B 10 Cl 10 , NaClO 4 , NaI, NaSCN, NaBr , KClO 4 , KSCN, and other inorganic ion salts containing one of lithium (Li), sodium (Na), or potassium (K), LiCF 3 SO 3 , LiN (CF 3 SO 2 ) 2 , LiN (C 2 F 5 (SO 2 ) 2 , LiN (CF 3 SO 2 ) (C 4 F 9 SO 2 ), LiC (CF 3 SO 2 ) 3 , LiC (C 2 F 5 SO 2 ) 3 , (CH 3 ) 4 NBF 4 , ( CH 3 ) 4 NBr, (C 2 H 5 ) 4 NClO 4 , (C 2 H 5 ) 4 NI, (C 3 H 7 ) 4 NBr, (n-C 4 H 9 ) 4 NClO 4 , (nC 4 H 9 ) 4 NI, (C 2 H 5 ) 4 N-maleate, (C 2 H 5 ) 4 N-benzoate, (C 2 H 5 ) 4 N-phthalate, Examples thereof include organic ion salts such as lithium stearyl sulfonate, lithium octyl sulfonate, and lithium dodecylbenzene sulfonate. These ionic compounds can be used alone or in admixture of two or more. In particular, the active material of the present embodiment is difficult to chemically react with an electrolyte salt containing F such as LiBF 4 , LiAsF 6 , and LiPF 6 and has high durability.

さらに、LiPFとLiN(CSOのようなパーフルオロアルキル基を有するリチウム塩とを混合して用いることが好ましい。これにより、さらに非水電解質の粘度を下げることができるので、低温特性をさらに高めることができ、また自己放電を抑制することができる。 Further, it is preferable to use a mixture of LiPF 6 and a lithium salt having a perfluoroalkyl group such as LiN (C 2 F 5 SO 2 ) 2 . As a result, the viscosity of the non-aqueous electrolyte can be further reduced, so that the low-temperature characteristics can be further improved and self-discharge can be suppressed.

非水電解質における電解質塩の濃度としては、0.1mol/l〜5mol/lが好ましく、0.5mol/l〜2.5mol/lがさらに好ましい。これにより、高い電池特性を有する非水電解質電池を確実に得ることができる。   The concentration of the electrolyte salt in the nonaqueous electrolyte is preferably 0.1 mol / l to 5 mol / l, and more preferably 0.5 mol / l to 2.5 mol / l. Thereby, the nonaqueous electrolyte battery which has a high battery characteristic can be obtained reliably.

以上、非水電解質について説明したが、常温溶融塩あるいはイオン液体を用いてもよい。また、非水電解質と固体電解質とを併用して用いてもよい。   Although the non-aqueous electrolyte has been described above, a room temperature molten salt or an ionic liquid may be used. A nonaqueous electrolyte and a solid electrolyte may be used in combination.

セパレータ18としては、優れたハイレート放電特性を示す多孔膜や不織布等を、単独あるいは併用することが好ましい。非水電解質電池用セパレータを構成する材料としては、例えばポリエチレン,ポリプロピレン等に代表されるポリオレフィン系樹脂、ポリエチレンテレフタレート,ポリブチレンテレフタレート等に代表されるポリエステル系樹脂、ポリフッ化ビニリデン、フッ化ビニリデン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体、フッ化ビニリデン−パーフルオロビニルエーテル共重合体、フッ化ビニリデン−テトラフルオロエチレン共重合体、フッ化ビニリデン−トリフルオロエチレン共重合体、フッ化ビニリデン−フルオロエチレン共重合体、フッ化ビニリデン−ヘキサフルオロアセトン共重合体、フッ化ビニリデン−エチレン共重合体、フッ化ビニリデン−プロピレン共重合体、フッ化ビニリデン−トリフルオロプロピレン共重合体、フッ化ビニリデン−テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体、フッ化ビニリデン−エチレン−テトラフルオロエチレン共重合体等を挙げることができる。   As the separator 18, it is preferable to use a porous film or a nonwoven fabric exhibiting excellent high-rate discharge characteristics alone or in combination. Examples of the material constituting the separator for a nonaqueous electrolyte battery include polyolefin resins typified by polyethylene and polypropylene, polyester resins typified by polyethylene terephthalate and polybutylene terephthalate, polyvinylidene fluoride, and vinylidene fluoride-hexa. Fluoropropylene copolymer, vinylidene fluoride-perfluorovinyl ether copolymer, vinylidene fluoride-tetrafluoroethylene copolymer, vinylidene fluoride-trifluoroethylene copolymer, vinylidene fluoride-fluoroethylene copolymer, fluorine Vinylidene fluoride-hexafluoroacetone copolymer, vinylidene fluoride-ethylene copolymer, vinylidene fluoride-propylene copolymer, vinylidene fluoride-trifluoropropylene copolymer, vinylidene fluoride - tetrafluoroethylene - hexafluoropropylene copolymer, vinylidene fluoride - ethylene - can be mentioned tetrafluoroethylene copolymer.

リチウムイオン二次電池用セパレータ18の空孔率は充放電特性の観点から空孔率は20体積%以上が好ましい。   The porosity of the lithium ion secondary battery separator 18 is preferably 20% by volume or more from the viewpoint of charge / discharge characteristics.

非水電解質電池用セパレータ18としては、例えばアクリロニトリル、エチレンオキシド、プロピレンオキシド、メチルメタアクリレート、ビニルアセテート、ビニルピロリドン、ポリフッ化ビニリデン等のポリマーと電解質とで構成されるポリマーゲルを用いてもよい。ゲル状態の非水電解質を用いると、漏液を防止する効果がある。   As the non-aqueous electrolyte battery separator 18, for example, a polymer gel composed of a polymer such as acrylonitrile, ethylene oxide, propylene oxide, methyl methacrylate, vinyl acetate, vinyl pyrrolidone, and polyvinylidene fluoride and an electrolyte may be used. Use of a nonaqueous electrolyte in a gel state has an effect of preventing leakage.

例えば、リチウムイオン二次電池の形状は、図1に示すものに限定されない。例えば、非水電解質二次電池の形状が角形、楕円形、コイン形、ボタン形、シート形等であってもよい。   For example, the shape of the lithium ion secondary battery is not limited to that shown in FIG. For example, the shape of the nonaqueous electrolyte secondary battery may be a square, an ellipse, a coin, a button, a sheet, or the like.

本実施形態の活物質は、リチウムイオン二次電池以外の電気化学素子の電極材料としても用いることができる。このような、電気化学素子としては、金属リチウム二次電池(本発明により得られた活物質を含む電極を正極として用い、金属リチウムを負極として用いたもの)等のリチウムイオン二次電池以外の二次電池や、リチウムイオンキャパシタ等の電気化学キャパシタ等が挙げられる。これらの電気化学素子は、自走式のマイクロマシン、ICカードなどの電源や、プリント基板上又はプリント基板内に配置される分散電源の用途に使用することが可能である。   The active material of this embodiment can also be used as an electrode material for electrochemical devices other than lithium ion secondary batteries. As such an electrochemical element, other than lithium ion secondary batteries such as a metal lithium secondary battery (an electrode containing an active material obtained by the present invention is used as a positive electrode and metal lithium is used as a negative electrode) Examples include secondary batteries and electrochemical capacitors such as lithium ion capacitors. These electrochemical elements can be used for power sources such as self-propelled micromachines and IC cards, and distributed power sources arranged on or in a printed circuit board.

(実施例1)
[前駆体の作製]
酢酸リチウム二水和物39.57g、酢酸コバルト四水和物5.28g、酢酸マンガン四水和物40.11g、酢酸ニッケル四水和物14.47gを蒸留水に溶解させ、クエン酸を添加した後、加温・攪拌しながら10hr反応させた。この第一前駆体反応物を120℃、24hr乾燥させ、水分を除去した後に500℃、5hr熱処理し、有機成分を除去することにより、茶渇色の粉末(実施例1の前駆体)が得られた。なお、原料混合物における酢酸リチウム二水和物、酢酸ニッケル四水和物、酢酸マンガン四水和物及び酢酸コバルト四水和物の配合量の調整により、前駆体が含有するリチウム,ニッケル,コバルト及びマンガンのモル数を、0.3molのLi1.28Ni0.17Co0.08Mn0.55に相当するように調整した。つまり、実施例1の前駆体から、0.3molのLi1.28Ni0.19Co0.07Mn0.54が生成するように、原料混合物中の各元素のモル数を調整した。錯化剤としてのクエン酸は、実施例1の前駆体から得られる活物質のモル数0.3molに対して、同等のモル数すなわち0.3mol添加した。
Example 1
[Precursor preparation]
Lithium acetate dihydrate 39.57g, cobalt acetate tetrahydrate 5.28g, manganese acetate tetrahydrate 40.11g, nickel acetate tetrahydrate 14.47g was dissolved in distilled water and citric acid was added Then, the reaction was allowed to proceed for 10 hours while heating and stirring. The first precursor reactant was dried at 120 ° C. for 24 hours, and after removing moisture, heat-treated at 500 ° C. for 5 hours to remove organic components, thereby obtaining a tea-colored powder (precursor of Example 1). It was. In addition, lithium, nickel, cobalt contained in the precursor and the amount of lithium acetate dihydrate, nickel acetate tetrahydrate, manganese acetate tetrahydrate and cobalt acetate tetrahydrate in the raw material mixture are adjusted The number of moles of manganese was adjusted to correspond to 0.3 mol of Li 1.28 Ni 0.17 Co 0.08 Mn 0.55 O 2 . That is, the number of moles of each element in the raw material mixture was adjusted so that 0.3 mol of Li 1.28 Ni 0.19 Co 0.07 Mn 0.54 O 2 was generated from the precursor of Example 1. . Citric acid as a complexing agent was added in an equivalent number of moles, that is, 0.3 mol with respect to 0.3 mol of the active material obtained from the precursor of Example 1.

[活物質の作製]
前駆体を乳鉢で10分程度粉砕した後、950℃で10時間大気中において焼成し、遊星型ボールミル解砕を500rpm、1分の条件で2回処理して実施例1のリチウム化合物(活物質)を得た。実施例1のリチウム化合物の結晶構造を粉体X線回折法により解析した。実施例1の活物質は、菱面体晶系、空間群R(−3)m構造の主相を有することが確認された。また、実施例2の活物質のX線回折パターンにおいて2θが20〜25°付近に、LiMnO型の単斜晶系の空間群C2/m構造に特有の回折ピークが観察された。
[Production of active material]
The precursor was pulverized for about 10 minutes in a mortar and then baked in the atmosphere at 950 ° C. for 10 hours. The planetary ball mill was crushed twice at 500 rpm for 1 minute, and the lithium compound of Example 1 (active material) ) The crystal structure of the lithium compound of Example 1 was analyzed by a powder X-ray diffraction method. The active material of Example 1 was confirmed to have a rhombohedral system and a main phase having a space group R (-3) m structure. Further, in the X-ray diffraction pattern of the active material of Example 2, a diffraction peak peculiar to the Li 2 MnO 3 type monoclinic space group C2 / m structure was observed at 2θ of around 20 to 25 °.

(組成分析)
誘導結合プラズマ法(ICP法)による組成分析の結果、実施例1のリチウム化合物(活物質)の組成は、Li1.28Ni0.19Co0.07Mn0.54であることが確認された。実施例1の活物質中の各金属元素のモル比は、実施例1の前駆体における各金属元素のモル比に一致していることが確認された。つまり、前駆体中の金属元素のモル比の調整により、前駆体から得られるリチウム化合物(活物質)の組成が正確に制御できることが確認された。
(Composition analysis)
As a result of the composition analysis by the inductively coupled plasma method (ICP method), the composition of the lithium compound (active material) of Example 1 is Li 1.28 Ni 0.19 Co 0.07 Mn 0.54 O 2. confirmed. It was confirmed that the molar ratio of each metal element in the active material of Example 1 coincided with the molar ratio of each metal element in the precursor of Example 1. That is, it was confirmed that the composition of the lithium compound (active material) obtained from the precursor can be accurately controlled by adjusting the molar ratio of the metal elements in the precursor.

(BET比表面積)
実施例1のリチウム化合物(活物質)を試料セルに充填し、予め300℃で30分真空乾燥させた。次いで試料セルを測定部に装着し、N2ガスによる着脱時の信号をカウント後、BET3点法により比表面積を算出した。その結果、実施例1のリチウム化合物の比表面積は0.79m/gであった。
(BET specific surface area)
The lithium compound (active material) of Example 1 was filled in a sample cell, and was previously vacuum-dried at 300 ° C. for 30 minutes. Next, the sample cell was attached to the measurement part, and the specific surface area was calculated by the BET three-point method after counting signals at the time of attachment / detachment with N 2 gas. As a result, the specific surface area of the lithium compound of Example 1 was 0.79 m 2 / g.

(SEM平均粒径)
実施例1のリチウム化合物(活物質)を走査型電子顕微鏡にて観察し、500個以上の一次粒子を撮像した。得られた画像の粒子一つ一つの面積を算出した後、円相当径に換算して粒子径とし、それらの平均値をSEM一次粒子径とした。その結果、実施例1のリチウム化合物のSEM一次粒子径は0.41μmであった。図2に実施例1の一次粒子SEM像を示す。図2から一次粒子同士がその形状を保ったままネック成長していることが分かる。
(SEM average particle size)
The lithium compound (active material) of Example 1 was observed with a scanning electron microscope, and 500 or more primary particles were imaged. After calculating the area of each particle of the obtained image, it was converted to the equivalent circle diameter to obtain the particle diameter, and the average value thereof was taken as the SEM primary particle diameter. As a result, the SEM primary particle size of the lithium compound of Example 1 was 0.41 μm. The primary particle SEM image of Example 1 is shown in FIG. It can be seen from FIG. 2 that the primary particles are neck-growing while maintaining their shapes.

(粉体の真密度ρ)
粉体の真密度ρはBET比表面積を測定する際に同時に測定される真密度の値を用いる。実施例1のリチウム化合物の真密度ρは3.45であった。
(True powder density ρ)
As the true density ρ of the powder, the value of the true density that is simultaneously measured when measuring the BET specific surface area is used. The true density ρ of the lithium compound of Example 1 was 3.45.

[正極の作製]
実施例1のリチウム化合物(活物質)と、導電助剤と、バインダーを含む溶媒とを混合して、正極用塗料を調製した。正極用塗料を正極集電体であるアルミニウム箔(厚み20μm)にドクターブレード法で塗布後、100℃で乾燥し、圧延した。これにより、リチウム化合物(活物質)の層及び正極集電体から構成される正極を得た。導電助剤としては、カーボンブラック及び黒鉛を用いた。バインダーを含む溶媒としては、PVDFを溶解したN−メチル−2−ピロリドンを用いた。
[Production of positive electrode]
The positive electrode coating material was prepared by mixing the lithium compound (active material) of Example 1, a conductive additive, and a solvent containing a binder. The positive electrode coating material was applied to an aluminum foil (thickness 20 μm) as a positive electrode current collector by a doctor blade method, dried at 100 ° C., and rolled. This obtained the positive electrode comprised from the layer of a lithium compound (active material) and a positive electrode electrical power collector. Carbon black and graphite were used as the conductive assistant. As a solvent containing a binder, N-methyl-2-pyrrolidone in which PVDF was dissolved was used.

[負極の作製]
実施例1の活物質の代わりに天然黒鉛を用い、導電助剤としてカーボンブラックだけを用いたこと以外は、正極用塗料と同様の方法で、負極用塗料を調製した。負極用塗料を負極集電体である銅箔(厚み16μm)にドクターブレード法で塗布後、100℃で乾燥し、圧延した。これにより、負極活物質層及び負極集電体から構成される負極を得た。
[Production of negative electrode]
A negative electrode paint was prepared in the same manner as the positive electrode paint except that natural graphite was used in place of the active material of Example 1 and only carbon black was used as the conductive additive. The negative electrode coating material was applied to a copper foil (thickness 16 μm) as a negative electrode current collector by a doctor blade method, dried at 100 ° C., and rolled. This obtained the negative electrode comprised from a negative electrode active material layer and a negative electrode electrical power collector.

[リチウムイオン二次電池の作製]
上で作製した正極、負極とセパレータ(ポリオレフィン製の微多孔質膜)を所定の寸法に切断した。正極、負極には、外部引き出し端子を溶接するために電極用塗料を塗布しない部分を設けておいた。正極、負極、セパレータをこの順序で積層した。積層するときには、正極、負極、セパレータがずれないようにホットメルト接着剤(エチレン−メタアクリル酸共重合体、EMAA)を少量塗布し固定した。正極、負極には、それぞれ、外部引き出し端子としてアルミニウム箔(幅4mm、長さ40mm、厚み100μm)、ニッケル箔(幅4mm、長さ40mm、厚み100μm)を超音波溶接した。この外部引き出し端子に、無水マレイン酸をグラフト化したポリプロピレン(PP)を巻き付け熱接着させた。これは外部端子と外装体とのシール性を向上させるためである。正極、負極、セパレータを積層した電池要素を封入する電池外装体として、PET層、Al層及びPP層から構成されるアルミニウムラミネート材料を用いた。PET層の厚さは12μmであった。Al層の厚さは40μmであった。PP層の厚さは50μmであった。なお、PETはポリエチレンテレフタレート、PPはポリプロピレンである。電池外装体を作製では、PP層を外装体の内側に配置させた。この外装体の中に電池要素を入れ電解液を適当量添加し、外装体を真空密封した。これにより、実施例1のリチウム化合物を用いたリチウムイオン2次電池を作製した。なお、電解液としては、エチレンカーボンネート(EC)とジメチルカーボネート(DMC)の混合溶媒にLiPFを濃度1M(1mol/L)で溶解させたものを用いた。混合溶媒におけるECとDMCとの体積比は、EC:DMC=30:70とした。
[Production of lithium ion secondary battery]
The positive electrode, negative electrode, and separator (polyolefin microporous membrane) produced above were cut into predetermined dimensions. The positive electrode and the negative electrode were provided with portions to which no electrode paint was applied in order to weld the external lead terminals. A positive electrode, a negative electrode, and a separator were laminated in this order. When laminating, a small amount of hot melt adhesive (ethylene-methacrylic acid copolymer, EMAA) was applied and fixed so that the positive electrode, the negative electrode, and the separator did not shift. An aluminum foil (width 4 mm, length 40 mm, thickness 100 μm) and nickel foil (width 4 mm, length 40 mm, thickness 100 μm) were ultrasonically welded to the positive electrode and the negative electrode, respectively, as external lead terminals. Polypropylene (PP) grafted with maleic anhydride was wrapped around this external lead terminal and thermally bonded. This is to improve the sealing performance between the external terminal and the exterior body. An aluminum laminate material composed of a PET layer, an Al layer, and a PP layer was used as a battery outer package enclosing a battery element in which a positive electrode, a negative electrode, and a separator were stacked. The thickness of the PET layer was 12 μm. The thickness of the Al layer was 40 μm. The thickness of the PP layer was 50 μm. PET is polyethylene terephthalate and PP is polypropylene. In producing the battery outer package, the PP layer was disposed inside the outer package. A battery element was placed in the outer package, an appropriate amount of electrolyte was added, and the outer package was vacuum-sealed. Thereby, a lithium ion secondary battery using the lithium compound of Example 1 was produced. As the electrolyte solution, were used as the LiPF 6 in a mixed solvent of ethylene carbon sulfonate (EC) and dimethyl carbonate (DMC) was dissolved at a concentration 1M (1mol / L). The volume ratio of EC to DMC in the mixed solvent was EC: DMC = 30: 70.

[電気特性の測定]
作製されたリチウムイオン二次電池を電流値として30mA/gにて4.8Vまで定電流で充電した後、電流値として30mA/gにて2.0Vまで定電流放電した。実施例1の放電容量は205mAh/gであった。この充放電サイクルを50サイクル繰返すサイクル試験を行った。試験は25℃で行った。実施例1の電池の初期放電容量を100%とすると、50サイクル後の放電容量は99%であった。以下では、初期放電容量を100%としたときの、50サイクル後の放電容量の割合をサイクル特性という。サイクル特性が高いことは、電池が充放電サイクル特性に優れていることを示す。なお、容量が190mAh/g以上であり、且つサイクル特性が85%以上である電池を「A」と評価する。容量が190mAh/g未満である電池、又はサイクル特性が85%未満である電池を「F」と評価する。
[Measurement of electrical characteristics]
The manufactured lithium ion secondary battery was charged at a constant current of 30 mA / g to 4.8 V at a current value, and then discharged at a constant current of 2.0 mA at a current value of 30 mA / g. The discharge capacity of Example 1 was 205 mAh / g. A cycle test was repeated for 50 cycles of this charge / discharge cycle. The test was conducted at 25 ° C. Assuming that the initial discharge capacity of the battery of Example 1 was 100%, the discharge capacity after 50 cycles was 99%. Hereinafter, the ratio of the discharge capacity after 50 cycles when the initial discharge capacity is 100% is referred to as cycle characteristics. High cycle characteristics indicate that the battery is excellent in charge / discharge cycle characteristics. A battery having a capacity of 190 mAh / g or more and a cycle characteristic of 85% or more is evaluated as “A”. A battery having a capacity of less than 190 mAh / g or a cycle characteristic of less than 85% is evaluated as “F”.

(実施例2〜4、比較例1〜6)
実施例2〜4、比較例1〜6では、前駆体の焼成温度およびその後の解砕条件を変更してリチウム化合物を作製した。
(Examples 2-4, Comparative Examples 1-6)
In Examples 2 to 4 and Comparative Examples 1 to 6, lithium compounds were prepared by changing the firing temperature of the precursor and the subsequent crushing conditions.

実施例2では、前駆体を10分程度粉砕した後、950℃、10時間の条件で焼成し、遊星型ボールミル解砕を500rpm、1分の条件で4回処理してリチウム化合物を得た。   In Example 2, the precursor was pulverized for about 10 minutes and then calcined at 950 ° C. for 10 hours, and planetary ball mill crushing was performed four times at 500 rpm for 1 minute to obtain a lithium compound.

実施例3では、前駆体を10分程度粉砕した後、900℃、10時間の条件で焼成し、遊星型ボールミル解砕を500rpm、1分の条件で2回処理してリチウム化合物を得た。   In Example 3, the precursor was pulverized for about 10 minutes and then calcined at 900 ° C. for 10 hours, and planetary ball mill crushing was performed twice at 500 rpm for 1 minute to obtain a lithium compound.

実施例4では、前駆体を10分程度粉砕した後、900℃、10時間の条件で焼成し、遊星型ボールミル解砕を500rpm、1分の条件で2回処理してリチウム化合物を得た。   In Example 4, the precursor was pulverized for about 10 minutes and then calcined at 900 ° C. for 10 hours, and planetary ball mill crushing was performed twice at 500 rpm for 1 minute to obtain a lithium compound.

比較例1では、前駆体を10分程度粉砕した後、1050℃、10時間の条件で焼成し、遊星型ボールミル解砕を500rpm、1分の条件で9回処理してリチウム化合物を得た。上記リチウム化合物のBET比表面積を測定したところ、1.45m/gであった。また、SEM一次粒子径は0.42μmであった。図3に比較例1の一次粒子SEM像を示す。図2と図3のSEM一次粒子径はほぼ同程度だが、BET値が大きく異なっており、比較例1のリチウム化合物はネック成長の度合いが大きいことがわかった。このことは図2と図3の画像を比較し、粒子の凹凸(画像中の光と影のコントラスト)が小さいことから判断できる。 In Comparative Example 1, the precursor was pulverized for about 10 minutes and then calcined at 1050 ° C. for 10 hours. The planetary ball mill was crushed nine times at 500 rpm for 1 minute to obtain a lithium compound. It was 1.45 m < 2 > / g when the BET specific surface area of the said lithium compound was measured. The SEM primary particle size was 0.42 μm. The primary particle SEM image of the comparative example 1 is shown in FIG. Although the SEM primary particle sizes in FIGS. 2 and 3 are approximately the same, the BET values are greatly different, and it was found that the lithium compound of Comparative Example 1 has a large degree of neck growth. This can be judged by comparing the images of FIG. 2 and FIG. 3 and having a small particle irregularity (contrast between light and shadow in the image).

比較例2では、前駆体を10分程度粉砕した後、950℃、10時間の条件で焼成し、遊星型ボールミル解砕を500rpm、1分の条件で7回処理してリチウム化合物を得た。   In Comparative Example 2, the precursor was pulverized for about 10 minutes and then calcined at 950 ° C. for 10 hours, and planetary ball mill crushing was performed 7 times at 500 rpm for 1 minute to obtain a lithium compound.

比較例3では、前駆体を10分程度粉砕した後、900℃、10時間の条件で焼成し、遊星型ボールミル解砕を500rpm、1分の条件で7回処理してリチウム化合物を得た。   In Comparative Example 3, the precursor was pulverized for about 10 minutes, then calcined at 900 ° C. for 10 hours, and planetary ball mill crushing was performed 7 times at 500 rpm for 1 minute to obtain a lithium compound.

比較例4では、前駆体を10分程度粉砕した後、1100℃、10時間の条件で焼成してリチウム化合物を得た。   In Comparative Example 4, the precursor was pulverized for about 10 minutes and then calcined at 1100 ° C. for 10 hours to obtain a lithium compound.

(実施例5〜10)
実施例5〜10並びに比較例5、6では、前駆体原料混合物のCo源、Ni源、Mn源の量を調整し、前駆体を10分程度粉砕した後、950℃、10時間の条件で焼成し、遊星型ボールミル解砕を500rpm、1分の条件で2回処理してリチウム化合物を得た。
(Examples 5 to 10)
In Examples 5 to 10 and Comparative Examples 5 and 6, the amounts of Co source, Ni source, and Mn source in the precursor raw material mixture were adjusted, and the precursor was pulverized for about 10 minutes, and then at 950 ° C. for 10 hours. After firing, planetary ball mill crushing was performed twice at 500 rpm for 1 minute to obtain a lithium compound.

(実施例11〜19)
実施例11〜19では、前駆体の原料混合物の組成を調整することによりリチウム化合物を得た。すなわち式(1)で表されるMの源として、実施例11では前駆体の原料混合物にAl源として硝酸アルミニウム九水和物を用いた。実施例12では前駆体の原料混合物にV源として酸化バナジウムを用いた。実施例13では前駆体の原料混合物にSi源として二酸化ケイ素を用いた。実施例14では前駆体の原料混合物にMg源として硝酸マグネシウム六水和物を用いた。実施例15では前駆体の原料混合物にZr源として硝酸酸化ジルコニウム二水和物を用いた。実施例16では前駆体の原料混合物にTi源として硫酸チタン水和物を用いた。実施例17では前駆体の原料混合物にFe源として硫酸鉄七水和物を用いた。実施例18では前駆体の原料混合物にBa源として炭酸バリウムを用いた。実施例19では前駆体の原料混合物にNb源として酸化ニオブを用いた。これら前駆体を10分程度粉砕した後、950℃、10時間の条件で焼成し、遊星型ボールミル解砕を500rpm、1分の条件で2回処理してリチウム化合物を得た。
(Examples 11 to 19)
In Examples 11 to 19, lithium compounds were obtained by adjusting the composition of the precursor raw material mixture. That is, as the source of M represented by the formula (1), in Example 11, aluminum nitrate nonahydrate was used as the Al source in the precursor raw material mixture. In Example 12, vanadium oxide was used as a V source in the precursor raw material mixture. In Example 13, silicon dioxide was used as the Si source in the precursor raw material mixture. In Example 14, magnesium nitrate hexahydrate was used as the Mg source in the precursor raw material mixture. In Example 15, zirconium oxide dihydrate was used as a Zr source in the precursor raw material mixture. In Example 16, titanium sulfate hydrate was used as a Ti source in the precursor raw material mixture. In Example 17, iron sulfate heptahydrate was used as the Fe source in the precursor raw material mixture. In Example 18, barium carbonate was used as the Ba source in the precursor raw material mixture. In Example 19, niobium oxide was used as the Nb source in the precursor raw material mixture. These precursors were pulverized for about 10 minutes and then calcined at 950 ° C. for 10 hours, and planetary ball mill crushing was performed twice at 500 rpm for 1 minute to obtain a lithium compound.

実施例1と同様の方法で、実施例2〜19並びに比較例1〜4の電池の放電容量及びサイクル特性を評価した。結果を表1に示す。下記の表において、容量が190mAh/g以上であり、且つサイクル特性が85%以上である電池を「A」と評価する。容量が190mAh/g未満である電池、又はサイクル特性が85%未満である電池を「F」と評価する。   In the same manner as in Example 1, the discharge capacities and cycle characteristics of the batteries of Examples 2 to 19 and Comparative Examples 1 to 4 were evaluated. The results are shown in Table 1. In the following table, a battery having a capacity of 190 mAh / g or more and a cycle characteristic of 85% or more is evaluated as “A”. A battery having a capacity of less than 190 mAh / g or a cycle characteristic of less than 85% is evaluated as “F”.

実施例及び比較例の活物質の組成は表1に示す通りであった。実施例1〜19及び比較例1〜4の組成は、下記式(1)の範囲内であることが確認された。
LiNiCoMn ・・・(1)
[上記式(1)中、元素MはAl,Si,Zr,Ti,Fe,Mg,Nb,Ba及びVからなる群から選ばれる少なくとも1種の元素であり、1.9≦(a+b+c+d+y)≦2.1、1.05≦y≦1.3、0<a≦0.3、0<b≦0.25、0.3≦c≦0.7、0≦d≦0.1、1.9≦x≦2.1である。]
The compositions of the active materials in Examples and Comparative Examples were as shown in Table 1. It was confirmed that the compositions of Examples 1 to 19 and Comparative Examples 1 to 4 were within the range of the following formula (1).
Li y Ni a Co b Mn c M d O x ··· (1)
[In the above formula (1), the element M is at least one element selected from the group consisting of Al, Si, Zr, Ti, Fe, Mg, Nb, Ba and V, and 1.9 ≦ (a + b + c + d + y) ≦ 2.1, 1.05 ≦ y ≦ 1.3, 0 <a ≦ 0.3, 0 <b ≦ 0.25, 0.3 ≦ c ≦ 0.7, 0 ≦ d ≦ 0.1, 9 ≦ x ≦ 2.1. ]

実施例及び比較例の活物質のD/Dは表1に示す通りであった。実施例1〜19は、下記式(2)の範囲内であることが確認された。
3.57≦D/D≦5.39 ・・・(2)
一方、比較例1〜4は、上記式(2)の範囲には入らないことが確認された。
Table 1 shows the D 1 / D 2 of the active materials of Examples and Comparative Examples. Examples 1 to 19 were confirmed to be within the range of the following formula (2).
3.57 ≦ D 1 / D 2 ≦ 5.39 (2)
On the other hand, it was confirmed that Comparative Examples 1-4 did not enter into the range of the above formula (2).

実施例1〜19の活物質を用いた電池の初期放電容量とサイクル特性は表1に示す通りであり、いずれも放電容量が190mAh/g以上であり、且つサイクル特性が85%以上であることが確認された。   The initial discharge capacity and cycle characteristics of the batteries using the active materials of Examples 1 to 19 are as shown in Table 1. Both have a discharge capacity of 190 mAh / g or more and a cycle characteristic of 85% or more. Was confirmed.

比較例1〜4の活物質を用いた電池の初期放電容量とサイクル特性は表1に示す通りであり、いずれも放電容量が190mAh/g未満であるか、又はサイクル特性が85%未満であることが確認された。   The initial discharge capacity and cycle characteristics of the batteries using the active materials of Comparative Examples 1 to 4 are as shown in Table 1, both of which have a discharge capacity of less than 190 mAh / g or a cycle characteristic of less than 85%. It was confirmed.

10・・・正極,20・・・負極、12・・・正極集電体、14・・・正極活物質層、18・・・セパレータ、22・・・負極集電体、24・・・負極活物質層、30・・・発電要素、50・・・ケース、60,62・・・リード、100・・・リチウムイオン二次電池。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Positive electrode, 20 ... Negative electrode, 12 ... Positive electrode collector, 14 ... Positive electrode active material layer, 18 ... Separator, 22 ... Negative electrode collector, 24 ... Negative electrode Active material layer, 30 ... power generation element, 50 ... case, 60, 62 ... lead, 100 ... lithium ion secondary battery.

Claims (3)

層状構造を有し、
下記式(1)で表される組成を有し、
BET測定により算出された比表面積をS、前記比表面積から計算される円相当の一次粒子径をD、SEM像から求められる円相当の平均一次粒子径をDとした場合、下記式(2)を満たすことを特徴とする活物質。
LiNiCoMn ・・・(1)
[上記式(1)中、元素MはSi,Ba及びVからなる群から選ばれる少なくとも1種の元素であり、1.9≦(a+b+c+d+y)≦2.1、1.05≦y≦1.3、0<a≦0.3、0≦b≦0.25、0.3≦c≦0.7、0<d≦0.1、1.90≦x≦2.1。]
3.57≦D/D≦5.39 ・・・(2)
[但しD=6/(S×ρ)で、ρはBET測定により算出された粉体の真密度を表す。]
Has a layered structure,
It has a composition represented by the following formula (1),
When the specific surface area calculated by BET measurement is S, the primary particle diameter corresponding to the circle calculated from the specific surface area is D 1 , and the average primary particle diameter corresponding to the circle calculated from the SEM image is D 2 , the following formula ( An active material characterized by satisfying 2).
Li y Ni a Co b Mn c M d O x ··· (1)
[In the above formula (1), the element M is at least one element selected from the group consisting of Si, Ba and V, and 1.9 ≦ (a + b + c + d + y) ≦ 2.1, 1.05 ≦ y ≦ 1. 3, 0 <a ≦ 0.3, 0 ≦ b ≦ 0.25, 0.3 ≦ c ≦ 0.7, 0 <d ≦ 0.1, 1.90 ≦ x ≦ 2.1. ]
3.57 ≦ D 1 / D 2 ≦ 5.39 (2)
[However, D 1 = 6 / (S × ρ), and ρ represents the true density of the powder calculated by BET measurement. ]
前記式(1)中の元素Mが、Vであることを特徴とする請求項1に記載の活物質。   The active material according to claim 1, wherein the element M in the formula (1) is V. 正極集電体と、正極活物質を含む正極活物質層と、を有する正極と、
負極集電体と、負極活物質を含む負極活物質層と、を有する負極と、
前記正極活物質層と前記負極活物質層との間に位置するセパレータと、
前記負極、前記正極、及び前記セパレータに接触している電解質と、を備え、
前記正極活物質が請求項1に記載の活物質を含む、
リチウムイオン二次電池。
A positive electrode having a positive electrode current collector and a positive electrode active material layer containing a positive electrode active material;
A negative electrode having a negative electrode current collector and a negative electrode active material layer containing a negative electrode active material;
A separator positioned between the positive electrode active material layer and the negative electrode active material layer;
An electrolyte in contact with the negative electrode, the positive electrode, and the separator,
The positive electrode active material includes the active material according to claim 1,
Lithium ion secondary battery.
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